无人车为什么需要高精度的定位系统?

对于无人驾驶而言，位置和姿态用于路径规划和车辆控制，高精度和高鲁棒性的定位系统至关重要。我们先来了解一下不同的定位类型，以百度Apollo多传感器融合定位为例，其包含三类定位技术：

智能驾驶的三类定位定姿技术

按定位技术原理不同可分为三类。第一类，基于信号的定位，代表就是GNSS定位，即全球导航卫星系统;第二类，航迹推算，依靠IMU等，根据上一时刻的位置和方位推断现在的位置和方位;第三类是环境特征匹配，基于LiDAR的定位，用观测到的特征和数据库中的特征和存储的特征进行匹配，得到现在车的位置和姿态。

三类定位技术各有优劣，第一类GNSS定位，通过GNSS信号接收完成定位，优点是全球、全天候、全天时高精度厘米级定位，缺点是依赖可视卫星颗数、易受电磁环境干扰、多路径效应等影响;第二类惯性定位，利用惯性测量单元(陀螺仪和加速度计)测量得到载体相对于惯性空间角运动和线运动参数，并通过惯性导航解算得到载体速度、位置、姿态，优点是输出频率非常高(大于100Hz)，短时精度高，缺点是误差随着时间累积，且高性能IMU价格昂贵;第三类点云定位，激光点云定位需要预先制作地图，然后用实时点云和地图进行匹配，来计算激光雷达的位置和姿态，再通过激光雷达与IMU之间的外参，得到IMU的位置和姿态，优点是在没有GNSS情况下也可以工作，鲁棒性比较好，缺点是需要预先制作地图同时要定期更新地图(环境会发生变化)，雨雪天气也会受到影响(折射较多，回收点云数据变少)。

百度Apollo2.0多传感器融合的定位系统

基于以上三种定位技术，百度提出了多传感器融合的定位系统，既做到优势互补，也提高了稳定性并增强了定位精度。

(图片来源于网络)

上图为百度无人车，其GNSS定位和惯性测量单元都由NovAtel提供， IMU 为NovAtel IMU-IGM-A1 ，GNSS接收机为NovAtel ProPak6，构成 NovAtel SPAN-IGM-A1分体式组合导航系统，能够以最高 200Hz 的频率，输出实时的高精度、高可靠的三维位置、速度、姿态信息，作为Apollo推荐的参考硬件单元。

NovAtel SPAN组合导航系统有三大优势技术，非常适合智能驾驶应用。

SPAN® 技术

SPAN® 技术是 NovAtel 公司推出的高精度 GNSS 和 IMU 深耦合组合导航技术，通过 GNSS 卫星导航技术和 INS 惯性导航技术的相互补充，既能保证在小于 4 颗卫星信号时，利用 INS 数据持续地得到高精度的位置、速度和姿态信息，也能保证在 INS 系统误差变大的情况下，利用 GNSS 数据对 INS 系统进行修正，以持续输出高精度的位置信息和姿态信息。

Interference Toolkit(ITK)

Interference Toolkit(ITK)是NovAtel OEM7新推出的干扰抑制技术，当下复杂的电磁环境或其他电子设备易对GNSS信号产生干扰，ITK技术利用监视器和滤波算法，可有效量化和剔除干扰信号，避免导航解算性能受到影响。

NovAtel PwrPak7D-E1一体式 MEMS 组合导航系统

NovAtel PwrPak7D-E1一体式 MEMS 组合导航系统，采用SPAN深耦合组合导航算法，支持SPAN Land Vehicle陆地车辆技术，支持ITK干扰抑制技术，555个GNSS信号跟踪通道，支持GPS、Glonass、北斗、Gaileo全系统多频解算，支持RTK和Terrastar星站差分技术，内置WiFi和16GB存储，支持双天线和轮速传感器功能，具有丰富的通讯接口，串口、USB、CAN、以太网等，易于客户安装集成。

SPAN Land Vehicle陆地车辆技术

SPAN Land Vehicle陆地车辆技术是NovAtel OEM7代产品在SPAN技术基础上，利用车辆运动模型和专利天线相位检测技术，针对智能驾驶等地面轮式车辆应用中低速、城市峡谷、长期失锁等场景进行了大量优化，显著提升导航性能，满足高精度定位要求的同时，通过算法提升来降低系统对IMU器件精度的要求，适合智能驾驶降成本的发展趋势。